石墨烯太赫茲振盪器及其非線性動力學特性研究

《石墨烯太赫茲振盪器及其非線性動力學特性研究》是依託江蘇大學，由馮偉擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：石墨烯太赫茲振盪器及其非線性動力學特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：馮偉
• 依託單位：江蘇大學

項目摘要

太赫茲（THz）技術在基礎研究、工業套用、生物醫學以及軍事等領域有著重要的套用前景。研究性能良好的可調諧THz振盪器是THz技術套用的關鍵。本項目主要從理論上研究基於石墨烯的可調諧THz振盪器。針對石墨烯THz振盪器的電場疇的成因和工作模式等科學問題，突破唯象率方程近似，發展石墨烯THz振盪器的流體動力學模擬方法；給出石墨烯THz振盪器中時空電場疇的形成、傳播以及電流振盪模式的物理圖像；解釋石墨烯中光子、聲子及等離子共振等THz效應；揭示石墨烯THz振盪器與THz輻射場的相互作用規律；探索THz電磁波在石墨烯中吸收、透射等傳播規律。本項目的研究可套用於指導實際的石墨烯THz振盪器的研製。

結題摘要

太赫茲（THz）技術在基礎研究、工業套用、生物醫學以及軍事等領域有著重要的套用前景。研究性能良好的可調諧THz振盪器是THz技術套用的關鍵。本項目主要從理論上研究基於石墨烯的可調諧THz振盪器。針對石墨烯THz振盪器的電場疇的成因和工作模式等科學問題，突破唯象率方程近似，發展石墨烯THz振盪器的流體動力學模擬方法；給出石墨烯THz振盪器中時空電場疇的形成、傳播以及電流振盪模式的物理圖像；解釋石墨烯中光子、聲子及等離子共振等THz效應；揭示石墨烯THz振盪器與THz輻射場的相互作用規律；探索THz電磁波在石墨烯中吸收、透射等傳播規律。本項目的研究可套用於指導實際的石墨烯THz振盪器的研製。太赫茲 (Terahertz，THz)技術在基礎研究、工業套用、生物學、醫學以及軍事等領域有著重要的套用前景。近年來，隨著新型材料及THz器件的研製成功，THz技術得到了飛速的發展。作為THz技術研究領域的關鍵性問題，研製出大功率、高效率且能在室溫下工作、頻寬可調的THz輻射源一直是各國科學家們關注的重點。發展基於石墨烯的半導體光電子器件是目前半導體物理與器件領域的研究熱點之一。本項目主要研究了具有負微分電導的石墨烯器件（如n+nn+二極體等）的THz振盪器物理以及非線性動力學特性，發展石墨烯THz振盪器的流體動力學器件模擬方法。在微觀流體動力學器件模型框架內，從石墨烯的能帶結構和微觀散射機制出發，從微觀角度考慮動量和能量的輸運，把電子輸運問題與光學非線性問題統一起來研究，精確地模擬石墨烯THz振盪器的光電特性。重點研究了電流自振盪行為與外加偏壓、器件長度和摻雜濃度的依賴關係。n+nn+石墨烯二極體在直流偏置下會產生自維持電流振盪，處於外加振盪信號下的自振盪系統代表了一類很重要的非線性動力學系統。採用流體動力學器件模擬方法研究器件的自振盪行為與所加偏壓、摻雜濃度以及晶格溫度的關係。通過不同的混沌表征手段，例如相圖、龐加萊分支圖、功率譜和首次返回圖等，研究了周期態和混沌態之間的轉變。本項目的研究可套用於指導實際的石墨烯THz振盪器的研製，發展基於石墨烯的半導體光電子器件。